不同载体表面负载TiO2薄膜的离子掺杂研究

TiO₂薄膜是解决TiO₂回收的有效方法，缺点是TiO₂活性低，寻找合适的载体以及提高TiO₂薄膜的光催化活性,是TiO₂负载薄膜技术需要解决的核心问题。研究了13种离子对负载在釉面瓷砖、玻璃、陶瓷、钛片、铝片和不锈钢片6种载体上TiO₂薄膜的掺杂，并从界面材料结构、双电层结构等方面讨论了离子掺杂与载体对TiO₂薄膜光催化活性的影响。结果表明，TiO₂薄膜的离子掺杂效果不仅和离子掺杂浓度、种类有关，而且还与载体类型有关。TiO₂薄膜和非金属载体主要形成复合半导体结构，改善掺杂离子对载流子的捕获能力。金属载体与TiO₂薄膜之间主要形成肖特基势垒，有利于电子与空穴的分离。载体与TiO₂薄膜之间形成的界面双电层结构能改变离子捕获中心与TiO₂半导体费米能级间的相对位置，从而提高或降低离子对载流子的捕获能力。     

纳米TiO2在有机材料上的固定化研究进展

对纳米TiO₂在有机材料上的固定化研究进展进行了概述，并就光催化氧化对有机材料的降解等问题进行了讨论。主要介绍了光活性纳米TiO₂的制备方法、纳米TiO₂在有机材料上的固定化方法、纳米TiO₂对有机膜的降解以及纳米TiO₂/有机复合材料的应用领域，并对纳米TiO₂在抗菌方面的应用前景进行了阐述。     

沸石负载TiO2的光催化性能

以钛酸正丁酯和沸石为主要原料，采用溶胶-浸渍法制备出负载型纳米TiO₂/沸石催化剂。对亚甲基蓝模拟废水进行了光催化降解研究。分析比较了负载与非负载TiO₂降解效果的差异。探讨了pH对光催化降解率的影响。用FT-IR进行了结构表征。对催化剂进行了回收再生试验。结果表明，沸石负载的TiO₂光催化剂具有良好的光催化活性、不易失活及可再生性，TiO₂最佳负载量为2.98%。     

负载TiO2纤维布的制备及光催化性能的研究

采用涂膜法直接将非晶态纳米TiO₂胶体负载于纤维布上，制备了纳米TiO₂光催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面及孔径分析仪观察了催化剂的表面形貌和结构特征。以甲基橙溶液、气态苯胺为研究对象，考察了负载TiO₂纤维布的光催化活性。结果表明，负载于纤维布上的TiO₂为锐钛矿型，具有中孔结构，且有较好的光催化降解能力。纳米TiO₂光催化降解气态苯胺的中间产物主要有苯酚、苯醌、亚硝基苯和偶氮苯等。推断了其光催化降解历程。     

掺杂铁纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了纳米级TiO₂和不同掺铁量的TiO₂纳米粒子。通过纯TiO₂和掺铁TiO₂分别作光催化剂时甲基橙溶液在紫外光下的光催化降解试验发现，溶胶-凝胶法掺杂铁离子可以有效地提高TiO₂光催化活性，而水热法掺杂铁使TiO₂的光催化活性明显降低。Fe/TiO₂摩尔比为0.01％～0.1％，随掺杂量的增大,TiO₂光催化活性逐渐降低。     

钨离子掺杂对钛片表面TiO2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了负载在钛片上掺杂W⁶⁺的TiO₂薄膜光催化剂。研究结果表明,焙烧温度为520 ℃,TiO₂薄膜光催化剂活性最好;W⁶⁺的掺杂提高了TiO₂薄膜的光催化活性。当W⁶⁺掺杂浓度为6.04×10¹⁶个·cm^-3时,W⁶⁺-TiO₂薄膜光催化剂光催化活性最高,XRD结果表明,掺杂W⁶⁺前后TiO₂均为锐钛矿相,并未检测出任何钨的氧化物。     

磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4光催化剂的制备及光催化性能研究

以化学共沉淀法制备的纳米铁氧体Fe₃O₄ 为磁载体,采用溶胶-凝胶法制备易于固液分离回收的新型磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂。采用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、傅立叶红外变换光谱和紫外可见漫反射光谱等对催化剂进行表征。以酸性大红3R为目标降解物,对催化剂的光催化性能进行了研究。结果表明,磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂样品混晶中,锐钛矿相TiO₂ 占90%以上,制备的催化剂样品为层状结构,平均颗粒粒径约为(50~80) nm,呈现顺磁性,在外加磁场的作用下,催化剂可与液相迅速分离。同时,磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂具有较强的光催化活性,在光催化剂用量0.5 g·L^-1 、溶液初始浓度100 mg·L^-1 和光催化反应120 min条件下,酸性大红3R降解率达95%。     

纳米二氧化钛薄膜光催化氧化降解苯胺的研究

以Ti(OC₄H₉)₄为原料，采用溶胶 凝胶法制备了纳米TiO₂薄膜光催化剂，利用X射线衍射法对催化剂的物相和粒径进行了表征。通过苯胺光催化降解实验，考察了薄膜厚度等反应条件对纳米TiO₂光催化降解效果的影响，并研究了苯胺光催化降解的反应机理。实验结果表明，经500 ℃热处理后的TiO₂主要以锐钛矿晶型存在，平均粒径为11.6 nm。纳米TiO₂对苯胺具有很好的降解效果，其降解的中间产物主要有硝基苯、偶氮苯和氨基酚等，当初始浓度较低时，降解反应符合L-H方程的一级动力学模型。     

负载型TiO2/SiO2光催化降解苯酚的研究

以白炭黑为载体、聚乙烯醇 (PVA) 和 Ti(SO₄)₂ 为原料， 在分散剂存在下直接焙烧制备超细负载型 TiO₂/SiO₂ 光催化剂， 结果表明， 在450 ℃焙烧2 h所制 SO₄^2-/TiO₂-SiO₂（SO₄^2-质量分数3.4%，TiO₂∶SiO₂=1∶6，比表面积54 m²/g）具有最佳光催化效果。光催化苯酚结果显示,在紫外灯下光降解苯酚（＜100 mg/L）符合零级动力学方程，催化活性随pH值的增加而增加，pH=10时表观速率常数[WTBX]k[WTBZ]=0.33 mg/L·min，为苯酚废水处理提供了一条简便易行、成本低廉的方法。同时考察了光催化剂制备因素对催化剂活性的影响。     

Fe3+和Ce3+掺杂对TiO2光催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维上涂层TiO₂光催化剂,并掺杂Fe³⁺和Ce³⁺修饰TiO₂光催化剂,进行了间歇式光催化降解气相苯实验,结果表明掺杂Fe³⁺和Ce³⁺均可以提高TiO₂光催化剂的活性,其中0.2% Fe³⁺/TiO₂光催化剂活性最好.借助XRD、SEM和XPS等表征手段来分析修饰前后的催化剂表面的物理化学性质变化,研究表面性质的变化对于光催化性能的影响.表征结果显示载体玻璃纤维表面均匀分布了粒径为40～60 nm的锐钛型TiO₂微粒,0.2%Fe³⁺和Ce³⁺掺杂后催化剂表面Ti³⁺浓度增大,表面羟基浓度减小.催化剂表面的Ti³⁺会与被吸附氧气反应形成Ti⁴⁺并同时产生活性组分O^-₂,氧化剂O^-₂在光催化降解苯反应过程中起着重要作用.     

微波法离子液体介质中纳米TiO2光催化剂制备及催化活性

以钛酸丁酯为前驱物,在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、水和无水乙醇组成的混合溶剂中,采用溶胶-凝胶法和微波干燥,制备了纳米TiO₂光催化剂,并用XRD、TG和IR对催化剂结构进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,高压汞灯为光源,考察了离子液体用量、焙烧温度、微波功率和微波干燥时间等对TiO2光催化剂活性的影响。结果表明,在n（［Bmim］PF₆）∶钛酸丁酯）=3.0、焙烧温度550 ℃、微波干燥功率210 W和微波干燥时间20 min条件下,离子液体介质中用微波干燥所得的纳米TiO₂催化剂具有较高的光催化活性,90 min使甲基橙降解率达97.8%,表明离子液体的存在抑制了TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变,并起增大TiO₂比表面积及表面羟基含量的作用     

负载氧化钼催化剂催化氧化脱硫研究

浸渍法制备了MoO₃/TiO₂催化剂,并对其进行了X射线衍射以及拉曼光谱分析。以正辛烷为溶剂,二苯并噻吩为模型硫化物组成模拟油品,以MoO₃/TiO₂为催化剂（以MoO₃/Al₂O₃作对比）,在H₂O₂-CH₃COOH体系中对模拟油品的氧化脱硫进行了研究。考察了活性组分MoO₃负载量、氧化剂用量、乙酸用量、反应时间以及反应温度等因素对二苯并噻吩脱除的影响。实验结果表明,相对MoO₃/Al₂O₃,MoO₃/TiO₂具有更好的催化氧化脱硫性能;同时MoO₃负载量、乙酸加入量和过氧化氢加入量以及反应温度对二苯并噻吩的氧化脱除均有影响。     

离子液体中微波辅助制备硫掺杂纳米TiO2光催化剂

以钛酸丁酯为前驱物,在离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐）、水和无水乙醇所组成的混合溶剂中采用溶胶-凝胶法及微波干燥,制备了硫掺杂纳米TiO₂光催化剂。采用XRD对催化剂的结构进行了表征,以甲基橙为模拟污染物,高压汞灯和卤钨灯为光源,考察了掺杂量、微波干燥等因素对硫掺杂TiO₂光催化剂活性的影响。结果表明,硫掺杂TiO2催化剂活性高于未掺杂TiO₂催化剂;且当硫脲与钛酸丁酯物质的量比为5.0,在家用微波炉于功率210 W干燥25 min,再在马弗炉600 ℃焙烧处理2 h制备的催化剂,具有最佳的光催化降解效果。     

二氧化钛的纤维模板法制备及其光催化降解染料

以苎麻纤维为模板,钛酸四丁酯为前驱体,绝对乙醇为溶剂,制备了具有特殊形貌的锐钛矿型二氧化钛,并详细考察了反应时间和钛酸四丁酯浓度对二氧化钛收率的影响,优化了反应条件。XRD结果表明,在优化条件下得到的TiO₂为锐钛矿结构。SEM显示,所得TiO₂表面具有丰富的褶皱。以活性艳红X-3B的光降解作为探针反应,考察了所制备TiO₂的光催化性能,表明其光催化活性较高。     

溶胶-凝胶法制备掺杂型V2O5/TiO2脱硝催化剂

以十二胺表面活性剂为模板剂,钛酸四丁脂为无机母体源,采用溶胶-凝胶法制得稳定的TiO₂凝胶,经焙烧得到掺杂型V₂O₅/TiO₂脱硝催化剂粉末。分别用热重分析、X射线衍射、拉曼光谱和氮气吸附脱附法对催化剂进行了结构、比表面积和孔径的表征。在固定反应床,对氮氧化物的脱除活性进行了考察。结果表明,催化剂为锐钛矿,呈介孔结构,比表面积为118.5 m^₂·g^_-1,孔径（6～8） nm。钒以V=O键形式单层分布于TiO₂中。催化活性评价结果表明,制备的催化剂在空速10 000 h^-1和温度（180～450） ℃有较好的催化活性,空速对催化活性的影响主要在270 ℃以下。     

活性炭负载TiO2光催化降解水中苯酚的研究

采用溶胶-凝胶法制备活性炭负载型TiO₂光催化剂，用XRD分析了其晶型结构，以300 W中压汞灯为实验光源对苯酚进行了光降解研究。考察了催化剂热处理温度、TiO₂负载量、催化剂用量、降解温度、苯酚初始浓度和催化剂使用次数等因素对苯酚降解率的影响。结果表明，浓度为15 mg·L^-1的苯酚溶液，催化剂焙烧温度为500 ℃, 负载质量分数为33.3%的TiO₂,用量为1.8～3.0 ｇ·Ｌ^-1，30 ℃连续光照3 h时，苯酚溶液的降解率可达到98.3%。     

一步法合成乙酸松油酯的TiO2/SO42－沸石分子筛催化剂的研究

制备了以松节油和乙酸为原料一步法合成乙酸松油酯的TiO₂/SO₄^2－沸石分子筛催化剂。采用正交试验对催化剂的制备条件进行优化。结果表明,焙烧时间4 h,焙烧温度550 ℃,浸渍酸浓度1.0 mol·L^－1,浸渍时间20 min,制得的催化剂具有较强的催化活性,转化率为96.3％。     

不同金属离子掺杂TiO2薄膜的制备及光催化活性的研究

以溶胶-凝胶法制备了分别用Ag^+、Cu²⁺、Fe³⁺、La³⁺、Ce³⁺和Eu³⁺等离子掺杂的纳米TiO₂薄膜，经XRD和UV-Vis对薄膜样品进行表征并研究了其光催化活性。XRD结果证明，掺镧TiO₂薄膜与未掺杂薄膜的X射线衍射图基本一致，实验条件下主要为锐钛矿型，且掺入La^3+离子使得TiO₂薄膜的晶粒变小。UV-Vis吸收光谱说明当λ＞380 nm时，其吸光度低于0.15。薄膜光催化降解亚甲基蓝的实验表明,La³⁺或Fe^3+掺杂薄膜的光催化降解率远高于未掺杂TiO₂薄膜，而Ce^3+或Cu^2+离子掺杂薄膜与未掺杂薄膜的光催化活性相似，掺Ag⁺或Eu³⁺离子则降低了活性。当最佳掺杂量La³⁺为0.6%或Fe³⁺为1.5%时，光催化降解率分别高达92%和82%。     

V2O5/TiO2基SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能

采用纳米TiO₂为催化剂载体原料,V₂O₅为催化剂,通过混合、球磨、干燥和焙烧等工艺制备选择性催化还原脱硝法催化剂,研究了催化剂的制备工艺和催化性能。通过差热分析研究催化剂的相变和烧结温度,通过模拟烟气分析装置表征催化剂的催化性能。结果表明,加入V₂O₅可以提高催化性能,以6%V₂O₅-94%TiO₂为配方的催化剂对NO的脱除率达97.5%,温度窗口为（300～420） ℃。     

TiO2薄膜的制备、改性及光催化性能的研究

以铝片为基底,采用阳极氧化法制备氧化铝薄膜作为TiO₂的固定载体。用溶胶-凝胶法制备TiO₂溶胶,通过在氧化铝薄膜载体上浸渍提拉得到TiO₂膜。通过交流电沉积的方法对其掺杂贵金属改性,得到M/TiO₂复合膜。利用紫外-可见光谱法对复合膜进行表征。实验结果表明,利用Al₂O₃可以很好的负载TiO₂溶胶,500 ℃焙烧有利于形成催化能力较好的锐钛矿型TiO₂,掺杂贵金属Ag和Au的TiO₂试样对甲基橙的光催化效果明显优于未掺杂金属的TiO₂试样。